CC BY
34Программные редктва и информационные технологии
УДК 614.8
КОНТРОЛЬ ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ХРАНЕНИИ НЕФТЕПРОДУКТОВ
В. С. Злобин, В. А. Чернов
Сибирский федеральный университет Россия, 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26. E-mail: [email protected]
Рассматривается контроль возникновения критических ситуаций, приводящих к пожарам и взрывам емкостей для хранения нефтепродуктов.
Ключевые слова: резервуары для хранения нефтепродуктов, пожаровзрывоопасность, статическое электричество, концентрационные пределы воспламенения, система обработки информации, комплекс контроля пожаробезопасности.
FIRE FIGHTING SAFETY CONTROL OF OIL STORAGE
V. S. Zlobin, V. A. Chernov
Siberian Federal University 26, Kirenskiy str., Krasnoyarsk, 660074, Russia. E-mail: [email protected]
The control of critical situations that lead to fires and explosions of storage tanks of petroleum products is considered.
Keywords: oil storage tanks, fire safety, static electricity, the concentration limits of ignition, information processing system, a complex control of fire unsafety.
В настоящее время в России и странах СНГ находится в эксплуатации порядка 100 тысяч вертикальных и горизонтальных цилиндрических резервуаров емкостью от 100 до 50 000 м3 для хранения нефти, нефтепродуктов и агрессивных химических веществ. Практически каждый из них представляет собой объект повышенной опасности для персонала предприятий и окружающей среды. Именно резервуары хранения нефтепродуктов характеризуются наибольшим уровнем аварийности и пожароопасности. При оценке масштабов возможных техногенных опасностей на нефтебазах и нефтехранилищах были выделены основные сценарии развития аварий:
- наиболее опасные - взрыв наземного резервуара с нефтью с последующим воспламенением, пожаром и полным разрушением резервуара;
- наиболее вероятные - частичное разрушение насосного агрегата; локальные утечки из технологического оборудования, трубопроводов.
При развитии аварий по этим сценариям возможны воспламенение нефти (нефтепродукта) и пожар пролива. Основными поражающими факторами перечисленных аварий являются тепловое излучение, воздействие ударной волны, попадание в открытое пламя, поражение осколками. При авариях с наиболее тяжелыми последствиями зоны поражения (разрушения) могут достигать нескольких сот метров; размер опасных зон при возникновении пожара разлития будет ограничен несколькими десятками метров от края пролива. В случае реализации рассматриваемых аварийных ситуаций возможно разрушение смежного по
промплощадке оборудования. Это обстоятельство способствует увеличению площади зоны поражения.
Значительная часть аварий возникает из-за влияния статического электричества [1]. При перекачке нефтепродуктов по трубопроводам через насосы и фильтры в жидкости образуются электрические заряды. Заполнение резервуаров, танкеров, железнодорожных цистерн и заправка самолетов сопровождаются накоплением в емкостях электрических зарядов, которые создают в газовом пространстве резервуаров электрические поля высокого напряжения.
Уровень напряженности электрического поля часто оказывается достаточным для возникновения электрического разряда. В процессе эксплуатации в газовом пространстве резервуаров образуются взрывоопасные концентрации паров нефтепродуктов с воздухом. Как показывает опыт эксплуатации нефтебазы, танкеров, систем заправки самолетов, энергия электрического заряда бывает достаточной для воспламенения смеси паров нефтепродуктов с воздухом [2; 3]. Таким образом, статическое электричество представляет большую опасность при хранении нефтепродуктов на нефтебазах, работе нефтеперерабатывающих заводов, при наливе танкеров, заправке топливных баков самолетов и т. д.
Пожарную опасность ЛВЖ характеризуют: концентрационные пределы воспламенения (нижний и верхний), минимальное взрывоопасное содержание кислорода, минимальная энергия зажигания [4].
Причиной взрывов паров нефтепродуктов, как правило, является сочетание таких факторов, как напряженность электрического поля, достаточная для
Решетневскуе чтения. 2013
возникновения искры, температура, концентрация и давление паров. Можно сказать, что температура вспышки при наличии провоцирующего источника -это значение, которое связывает давление и концентрацию насыщенных паров нефтепродуктов, находящихся в пределах НКПР и ВКПР. Нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени - минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени.
Например, температура вспышки для керосина от +40 °С и выше. Пары керосинов различных марок могут быть взрывоопасны при температурах выше +50 0С, и концентрационные пределы взрываемости -в пределах 1,4-7,5 % от объема. Пары дизельного топлива опасны только при температурах выше +55 0С, температура вспышки для бензина -40 0С, и концентрационные пределы взрываемости - в пределах 2-6 % от объема [5].
Таким образом, можно сделать общие заключения по фактам эмиссии паров приведённых углеводородов: бензины обладают высокой эмиссией паров, которые опасны при любых температурах, но концентрация их всегда выше верхнего концентрационного предела взрывоопасности. Керосин и дизтопливо обладают низкой эмиссионной способностью, и их пары практически безопасны при температурах окружающей среды, т. е. концентрация их всегда ниже нижнего концентрационного предела.
Поскольку электризация нефтепродуктов возможна и при заземленных хранилищах вследствие образования на стенках резервуаров изолирующих пленок, то для предотвращения взрывоопасного состояния необходимо постоянно следить за температурой среды, напряженностью электростатического поля и концентрацией паров. Оснащение емкости датчиками температуры, электростатического поля и газоанализаторами позволяет контролировать внутреннюю среду резервуаров хранения нефтепродуктов и прогнозировать развитие неблагоприятных ситуаций, приводящих к взрывам и пожарам. Вышеуказанные первичные датчики в совокупности с базами данных опасности паров нефтепродуктов, системой обработки и накопления информации составляют единый автоматизированный комплекс контроля и предупреждения пожароопасных ситуаций.
Данные с приборов передаются по сети на компьютер и затем обрабатываются модулем оценки взры-вопожароопасности. При этом экспертная система
учитывает возможность проведения различных работ с данным хранилищем нефтепродуктов.
Так, если в резервуаре хранится бензин, в пространстве концентрация паров выше НКПР и напряжение электростатического поля достаточное для пробоя, то необходимо проведение мероприятий по снижению электростатического поля, или при различных работах возможное попадание атмосферного воздуха может снизить концентрацию до НКПР и тем самым спровоцировать взрыв. Таким образом, предлагаемая система не только контролирует параметры хранилища нефтепродуктов, но и дает прогноз будущих событий, предупреждая их неблагоприятное развитие.
Библиографические ссылки
1. Бобровский С. А., Яковлев Е. И. Защита от статического электричества в нефтяной промышленности. М. : Недра, 1983, 160 с.
2. Розловский А. И. Основы техники взрывобезо-пасности при работе с горючими газами и парами. М. : Химия, 1980.
3. Максимов Б. К., Обух А. А., Тихонов А. В. Электростатическая безопасность при заполнении резервуаров нефтепродуктами. М. : Энергоатомиздат, 1989.
4. Таубкин С. И. Пожар и взрыв: особенности их экспертизы. М. : Изд. ВНИИПО, 1999. 600 с.
5. Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в химической промышленности : справочник / под ред. И. В. Рябова. М. : Химия, 1970.
References
1. Bobrovskij S. A., Jakovlev E. I. Zashhita ot staticheskogo jelektrichestva v neftjanoj promyshlennosti. M. : Nedra, 1983, 160 s.
2. Rozlovskij A. I. Osnovy tehniki vzryvobezopasnosti pri rabote s gorjuchimi gazami i parami. M. : Himija, 1980.
3. Maksimov B. K., Obuh A. A., Tihonov A. V. Jelektrostaticheskaja bezopasnost' pri zapolnenii rezervuarov nefteproduktami. M. : Jenergoatomizdat, 1989.
4. Taubkin S. I. Pozhar i vzryv, osobennosti ih jekspertizy. M. : Izd. VNIIPO, 1999, 600 s.
5. Pozharnaja opasnost' veshhestv i materialov, primenjaemyh v himicheskoj promyshlennosti. Spravochnik / pod red. I. V. Rjabova. M. : Himija, 1970.
© Злобин В. С., Чернов В. А., 2013
